压浆技术在公路路面脱空处理中的应用

鲍宇豪

（江西省现代路桥工程集团有限公司，江西上饶 334000）

0 引言

水泥混凝土路面作为当前公路路面的重要形式，在我国公路网络中占比80%以上。水泥混凝土具有结构强度高、刚性大、温度影响小、使用寿命长等优势，但是由于施工中有较多的接缝形式，当超载运行时，容易产生脱空、唧泥、裂缝等病害问题，为路面的运行带来不良影响，甚至导致伤亡事故的发生。可以通过充分养护水泥混凝土路面，延长使用寿命，提升交通通行的质量和效率，促进现代社会平稳发展。

1 水泥混凝土路面特点

水泥混凝土路面最主要的施工材料是素混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等，其中应用最为普遍的是素混凝土路面，即在接缝区与局部的作业范围内部设置钢筋混凝土。

1.1 强度高、弹性大、板体性

水泥混凝土的结构总体刚度好，经过测量之后发现弹性模量可以达到2.5×104～3.5×104MPa，路面结构的混凝土抗弯性可以达到1.5～2.5MPa，抗压强度10～30MPa。因而，路面结构的总体性能较高，满足运行的标准。

1.2 稳定性高

因为水泥混凝土工程结构的水稳定性较高，温度稳定性强，总体性能优于沥青混凝土，并且随着时间的延长也不会发生沥青混凝土的老化问题，在气候环境发生严重变化时，不会发生沥青混凝土路面结构的失稳问题，从而达到提升结构运行效果[1]。

1.3 耐久性好

水泥混凝土路面结构不仅稳定性良好，抗磨性、耐疲劳性也非常好，在确保工程质量合格的基础条件下，一般使用寿命可以达到20～40年，并且能够通过履带型的车辆。

1.4 抗侵蚀能力强

水泥混凝土材料的性能非常稳定，并且物质的活性非常低，对于绝大多数的化学物质都是不敏感的，具有较强抗侵蚀能力。

1.5 抗滑性能好

混凝土路面结构的表面粗糙度较高，车辆行驶更加安全，即使降雨，湿滑的路面也不会出现滑行的情况，达到车辆行驶稳定性的标准，达到交通运行安全性。

1.6 接缝多

接缝是结构性能较弱的部位，容易发生结构的损坏、变形等问题，原因是施工具有一定的复杂性，在施工与养护不合格的情况下，也会出现唧泥、错台以及断裂的问题，而且接缝部位容易出现车辆跳动的情况，为车辆行驶舒适性带来不利影响。

1.7 超载敏感，易产生断板

综合分析水泥混凝土材料的特点，属于脆性的材料形式，当表面出现超载严重的情况，极易导致结构发生断裂等问题，危害安全。

1.8 路面养生期

在施工结束后，不能立即使用，需要经过必要的养护。除了碾压混凝土结构外，其他的混凝土路面都有养生期，以保证结构的强度达到最佳的状态。在水泥混凝土路面铺设结束后，一般需要间隔14～21d 才能开放交通运行。如果需要提前开放交通，必须结合现场情况，采取合理的处理措施，以达到运行的标准。

1.9 修复难度较高

养护作业时间的成本较低，但是发生损坏后，修复难度比较高。混凝土路面损坏后，及时修补处理可以满足要求，但是也会为交通的运行带来不利影响，在修补处理后，其结构性能不如原结构，容易发生结构损坏的问题。

1.10 噪声大

水泥混凝土路面长期运行后，因为接缝变形的问题，导致平整度下降，车辆行驶会出现噪音过大的情况，危害交通运行的安全性和质量。

2 脱空形成的原因

混凝土路面结构的刚性大、板体性强，扩散荷载能力较高，因此传输到土基顶面的荷载应力相对较小，通常不会超过0.07MPa。在施工中，混凝土面层下部不需要使用强度较高或者承载力较大的土基，但是混凝土的脆性较大，土基变形后适应能力不足，所以应该做好结构稳定性处理，以达到均匀支承的效果。随着公路建设等级的不断提高，路面损坏的问题不仅是结构的损坏，还会从舒适性、安全性方面损坏，功能性受到影响。水泥混凝土路面土基稳定性不足或者支撑不均匀，容易发生下述问题[2]。

2.1 收缩或者变形问题

膨胀性黏土的地基基础结构，容易发生不均匀的收缩或者变形问题，此类问题存在会给路面工程质量造成影响。

2.2 冻害问题

对于季节性冰冻的区域，如果土质均匀性较差，或者路基湿度较高，容易产生结构冻害问题。

2.3 不均匀问题

软土地基没有进行处理，容易造成不均匀沉降的问题，填挖交替或者新老交替的位置发生损坏的问题。

2.4 板体结构变形问题

填料不均匀、压实不足或压实不均匀，在现场浇筑施工中，因为水泥浆液材料发生下渗问题，抗剪性下降，在温度的持续性作用下，板结构收缩较为严重，如此反复的变化导致水平抗剪性能不合格。板内的温度变化是非线性变化的形式，导致板体结构出现翘曲或者变形的问题，使得板和基础结构发生严重的分离，再加上车轮持续性的作用，基础结构出现塑性变化，此时就会导致结构发生较小的空隙，这就是原始脱空区。硬化后的水泥板体结构，受环境温度的影响比较明显，容易导致发生温度应力的情况。为了有效地预防发生断裂或者拱起，在检查时需要注意纵缝、横缝问题，在自然环境的影响下，防止水分进入到结构内部[3]。受到车辆持续性碾压，重载运行作用比较大，导致后板回填时发生真空的情况，负压作用下水分进入空隙机构内，随着积水增多，基础材料也会逐步达到自由水饱和的状态。

2.5 唧泥问题

在重载车辆持续碾压下，移动荷载会产生水动压力的作用，导致进行处理的细粒料以及较弱的胶结材料发生被冲刷的情况，水分会逐步挤压出去，悬浮液体就会产生唧泥的问题，路面板也会出现局部结构支承力不足的情况，进而发生断裂、错台，此时降水也会经过缝隙直接进入内部，导致脱空区内积聚过多。当车辆碾压后，后方板的边缘或者角隅部位首先开始下沉，将脱空区的大部分积水直接带出。车辆行驶速度较快的情况下，积累的水分因为挤压的持续性作用而导致流动的速度加快。

2.6 弯沉变形问题

路基材料经过高速水流的持续性作用容易受到冲刷影响，而积水会导致出现泥浆的问题。车轮与面层结构会发生弯沉变形的问题，泥浆沿着缝隙会快速的冒出，细粒土会持续性带出，脱空区的面积会增加，板体的承载性能会降低[4]。如果唧泥的情况刚刚出现，只有在缝隙边缘或者局部的位置上出现，随着唧泥的问题进一步发展，地基不会给面板起到支承的作用，长期发展之下，会产生很大的影响。

3 工程病害概况

某高速公路总里程为70km，随着通行车辆增多，交通运行压力也持续增大，公路路面容易发生病害问题，其中最为严重的部位就是轻微脱空。为了保证公路病害问题有效处理，应用落锤式弯沉仪、探地雷达进行结构强度、脱空位置的检测。经过分析发现，单点测量后弯沉值超出规定的标准，路面发生了脱空、基层疏松的问题。

4 施工控制要点

4.1 封闭交通

为使路面施工有效进行，保证工程质量合格，必须加强现场交通管控，及时封闭处理，以满足工程的运行要求。

4.2 布孔

在桥头搭接部位设置注浆孔的环节，需要结合不同搭接长度进行钻孔数量确定。采取梅花形布置的方式，第一排注浆孔和台背平行，与台背的距离为0.5m 左右，最后一排注浆孔和边缘部位的距离保持0.5m 位置上，中央分隔带一侧注浆孔需要设置在分隔带1m 的位置上；注浆孔沿着纵向布置，间隔2m 左右。如果现场遇到结构物影响，要结合情况适当的增加布孔密度[5]。

非搭板部位上的钻孔必须结合路段长度进行设置，确定合适的钻孔数量。在连续处理路段形式，每5m 路段应该设置3～4 个钻孔，采取梅花形。如果要单点处理，应该增加到4 个以上，注浆孔和板边距离超过0.5m。

4.3 钻孔

钻孔执行设计方案的要求，深度达到设计方案的要求。在路面出现水泥板脱空、基层疏松或者局部脱空的问题，钻孔深度为0.4～0.6m 之间；如果路基存在疏松的问题，则深度增加到0.6～0.8m。

钻孔作业中，钻头直径应稍微大于灌浆机喷嘴直径，该项目选择应用直径为5cm 的钻头。如果现场施工中，面对的路基结构，钻孔应该直接贯穿基层，且钻入深度在7cm 以内。钻孔环节，组织专人进行检查，做好各项记录。

4.4 清孔

钻孔作业结束后，严格按照设计的要求做好浆液制备工作，确保内部没有石块等杂物，并且使用清水处理处理。

4.5 压浆

清孔工作结束后，按照要求配制浆液。压浆机在投入使用前，必须进行现场的检查和清理，保证各项性能符合要求。压浆剂搅拌环节，需要加入水泥、粉煤灰先搅拌处理，充分混合后，再加入减水剂、水，并且持续性搅拌处理，通常搅拌时间在5～10min，浆液稠度为14～18s。配制工作结束后，在30min 使用完毕，且施工阶段要保持浆液随时搅拌，达到均匀性的要求。

压浆施工阶段，需要先在板缝两侧灌浆孔施工作业，并且在中间孔施工，从而达到密实度的标准。在第一次压浆处理结束后，压浆压力为0.8MPa 左右，完全达到均匀的标准。在压浆作业环节，如果浆液从其他孔或者路基两侧发生挤出的情况，要及时停止施工，做好封闭处理。第二、三次压浆阶段，压力超过0.8MPa，最高达到1.5MPa，要连续性注浆3～5min。如果浆液从气孔向两侧挤出，说明灌浆施工结束，此时应该缓慢的降低注浆压力，并且技术管理压力泵，再进行后续的注浆施工。

分析相关的规范标准，在应用压浆施工方式开展脱空问题的处理中，压力达到1.5～2MPa。经过试验检测分析，通常压力达到1.5MPa 以下即可，保证浆液能够顺利的进入到脱空的位置上，使结构不会因受力过大而发生损坏的问题。在浆液施工结束的15min后，将钻孔内浆液抹平到水泥混凝土的面板上。在具体的压浆施工结束后，需要在12h 内做好交通管控，禁止任何车辆进入到现场，在浆液强度符合设计要求后，才能开放交通。

5 施工质量控制

按照工程的要求确定浆液的配合比参数，对材料的使用量有效控制。该项目中，选择使用P.032.5 水泥材料，使用合格的粉煤灰材料，并且使用饮用水，不会存在污染的问题，减水剂则应用早强减水剂。保证原材料质量合格的情况下，严格执行规范化的标准，达到科学配制的要求，具体执行表1 数据。

表1 压浆设计配合比

在工程实施前，必须进行全面的机械检查与分析，保证设备可以正常的运行。

浆液的性能参数合格，流动性达到标准，保证浆液在较小的压力条件下即可满足灌注施工的要求。

压浆施工阶段，尽量缩短搅拌到压入底板的施工作业时间，从而有效预防因长期存放出现沉淀的情况。压浆作业环节，保证浆液的搅拌连续性进行，确保浆液材料的流动性符合标准，避免沉淀、离析等情况。在项目实施前，需要保证浆液没有超出初凝的时间。压浆施工环节，灰浆从钻孔的位置上进行，并且用木塞进行塞紧处理，经过10min 才能拔出。如果边缘存在跑浆的情况，需要及时停止压浆施工，并及时封堵处理。跑浆问题要严格的控制，只有符合要求后才能继续开展压浆施工作业。

6 结语

公路路面结构脱空病害较为常见，如果不能及时有效处理，会产生严重的危害，给交通运行造成负面影响。因此考虑到路面脱空处理质量要求，在今后项目开展时，需要按照路面脱空病害类型，从施工材料选择、工艺确定以及施工现场质量控制等方面进行科学选择，同时还可引进更为先进的处理技术，避免脱空问题出现，从而提升路面工程的质量。